一種井下人員定位搜救系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種井下人員定位搜救系統(tǒng)，包括分布在礦井巷道中的環(huán)狀光纖以太網(wǎng)，環(huán)狀光纖以太網(wǎng)上接入多個(gè)多媒體交換機(jī)；交換機(jī)連接分布式總線，分布式總線上接入多個(gè)監(jiān)控終端、多個(gè)位置信息采集器、多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、廣播對(duì)講終端和井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，井下人員或移動(dòng)物體安裝一個(gè)RFID 射頻識(shí)別設(shè)備；環(huán)狀光纖以太網(wǎng)的井上部分連接監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器上設(shè)有礦井信息數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)接收模塊和GIS系統(tǒng)。本發(fā)明的定位搜救系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確、快速地掌握井下工作人員的準(zhǔn)確位置、環(huán)境情況，及時(shí)與被困人員溝通信息，利于高效的搶救被困人員。
【專利說(shuō)明】
一種井下人員定位搜救系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種井下人員定位搜救系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]地下礦山的生產(chǎn)系統(tǒng)分為地下系統(tǒng)和地面系統(tǒng)兩部分。地下系統(tǒng)以礦塊為中心，包括由各種井巷、嗣室、管道、線路和裝備組成的礦井運(yùn)輸、提升、通風(fēng)、排水、充填、供水、供電、壓氣輸送等系統(tǒng)，以及井底車場(chǎng)、地下破碎銅室、井下礦倉(cāng)、井下炸藥庫(kù)等。
[0003]礦井下工作環(huán)境惡劣，地質(zhì)情況復(fù)雜，隨時(shí)可能充斥各種有害氣體，透水及冒頂?shù)任ｋU(xiǎn)事故也可能隨時(shí)發(fā)生，然而礦井下復(fù)雜的環(huán)境決定了不是所有的情況都能夠采用設(shè)備檢測(cè)或者預(yù)計(jì)到。所以當(dāng)?shù)V井出現(xiàn)危險(xiǎn)事故時(shí)，需要通過(guò)有效的井下定位方法準(zhǔn)確、快速地掌握井下工作人員的準(zhǔn)確位置、環(huán)境情況，及時(shí)與被困人員溝通信息，以利于高效的搶救被困人員，保證井下工作人員的生命安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種井下人員定位搜救系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確、快速地掌握井下工作人員的準(zhǔn)確位置、環(huán)境情況，及時(shí)與被困人員溝通信息，利于高效的搶救被困人員，保證井下工作人員的生命安全。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所采取的技術(shù)方案是:
包括分布在礦井巷道中的環(huán)狀光纖以太網(wǎng)，環(huán)狀光纖以太網(wǎng)上接入多個(gè)多媒體交換機(jī);交換機(jī)連接分布式總線，分布式總線上接入多個(gè)監(jiān)控終端、多個(gè)位置信息采集器、多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、廣播對(duì)講終端和井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，井下人員或移動(dòng)物體安裝一個(gè)RFID射頻識(shí)別設(shè)備，RFID射頻識(shí)別設(shè)備設(shè)有距離測(cè)量模塊，用于測(cè)量RFID射頻識(shí)別設(shè)備與最近的位置信息采集器的距離，并將距離信息發(fā)送給井下人員、移動(dòng)物體和位置信息采集器，井下人員還攜帶有無(wú)線對(duì)講終端;環(huán)狀光纖以太網(wǎng)的井上部分連接監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器上設(shè)有礦井信息數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)接收模塊和GIS系統(tǒng)，礦井信息數(shù)據(jù)庫(kù)包括礦井井下巷道圖、位置信息采集器在巷道中的位置和編號(hào)、井下人員或移動(dòng)物體攜帶RFID射頻識(shí)別設(shè)備的編號(hào)數(shù)據(jù)，多媒體交換機(jī)上設(shè)有MCU，MCU上設(shè)有安全閾值庫(kù)和數(shù)據(jù)判斷單元，數(shù)據(jù)判斷單元對(duì)多媒體交換機(jī)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果數(shù)據(jù)在安全閾值庫(kù)的范圍內(nèi)，則多媒體交換機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)緩存I?48小時(shí)后丟棄;如果數(shù)據(jù)不在安全閾值庫(kù)的范圍內(nèi)，則多媒體交換機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)狀光纖以太網(wǎng)上。
[0006]本發(fā)明的井下人員定位搜救系統(tǒng)產(chǎn)生的有益效果為:
1.能夠準(zhǔn)確、快速地掌握井下工作人員的準(zhǔn)確位置、環(huán)境情況，及時(shí)與被困人員溝通信息，利于高效的搶救被困人員，保證井下工作人員的生命安全。
[0007]2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔實(shí)用，易維護(hù)，可擴(kuò)展性比傳統(tǒng)系統(tǒng)更強(qiáng)。可以融合多個(gè)礦山應(yīng)用系統(tǒng)，包括人員定位、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、電話通訊、廣播對(duì)講、視頻監(jiān)控等等，并且各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以完全融合到統(tǒng)一的平臺(tái)上。要擴(kuò)展一個(gè)新的應(yīng)用，利用已有設(shè)備和總線，不需要重新布線，在總線上增加相應(yīng)的設(shè)備就行。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1所示為本發(fā)明的一種井下人員定位搜救系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0010]參考圖1，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，井下人員定位搜救系統(tǒng)包括分布在礦井巷道中的環(huán)狀光纖以太網(wǎng)，環(huán)狀光纖以太網(wǎng)上接入多個(gè)多媒體交換機(jī);交換機(jī)連接分布式總線，分布式總線上接入多個(gè)監(jiān)控終端、多個(gè)位置信息采集器、多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、廣播對(duì)講終端和井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，井下人員或移動(dòng)物體安裝一個(gè)RFID射頻識(shí)別設(shè)備，RFID射頻識(shí)別設(shè)備設(shè)有距離測(cè)量模塊，用于測(cè)量RFID射頻識(shí)別設(shè)備與最近的位置信息采集器的距離，并將距離信息發(fā)送給井下人員、移動(dòng)物體和位置信息采集器，井下人員還攜帶有無(wú)線對(duì)講終端;環(huán)狀光纖以太網(wǎng)的井上部分連接監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器上設(shè)有礦井信息數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)接收模塊和GIS系統(tǒng)，礦井信息數(shù)據(jù)庫(kù)包括礦井井下巷道圖、位置信息采集器在巷道中的位置和編號(hào)、井下人員或移動(dòng)物體攜帶RFID射頻識(shí)別設(shè)備的編號(hào)數(shù)據(jù)，媒體交換機(jī)上設(shè)有MCU，MCU上設(shè)有安全閾值庫(kù)和數(shù)據(jù)判斷單元，數(shù)據(jù)判斷單元對(duì)多媒體交換機(jī)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果數(shù)據(jù)在安全閾值庫(kù)的范圍內(nèi)，則多媒體交換機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)緩存I?48小時(shí)后丟棄;如果數(shù)據(jù)不在安全閾值庫(kù)的范圍內(nèi)，則多媒體交換機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)狀光纖以太網(wǎng)上。
[0011]井下人員或移動(dòng)物體進(jìn)入位置信息采集器的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)時(shí)，井下人員或移動(dòng)物體攜帶的RFID射頻識(shí)別設(shè)備向最近的位置信息采集器發(fā)送代表身份特征的射頻信號(hào)以及RFID射頻識(shí)別設(shè)備與位置信息采集器的距離信息，位置信息采集器接收到射頻信號(hào)之后，將該信號(hào)傳輸至總線網(wǎng)關(guān)，繼而傳向監(jiān)控服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并且將相應(yīng)的信息狀態(tài)保存到服務(wù)器中，并通過(guò)GIS系統(tǒng)進(jìn)行圖形實(shí)時(shí)顯示，GIS系統(tǒng)可以包括以下功能:巷道電子地圖瀏覽、區(qū)域人數(shù)分析、基站區(qū)域人員報(bào)表、地圖報(bào)警、人員定位、人員實(shí)時(shí)軌跡監(jiān)控、人員歷史軌跡回放、人員巷道最佳路徑分析等功能，為地下礦井的安全生產(chǎn)提供了及時(shí)有效的井下人員定位和監(jiān)控功能，并提供人員逃生的最佳路徑分析。
[0012]井下人員可以通過(guò)攜帶的無(wú)線對(duì)講終端，通過(guò)廣播對(duì)講終端告知救援指揮人員告知自己的大致位置信息。
[0013]監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件采用三層架構(gòu)體系。數(shù)據(jù)采集與分析、存儲(chǔ)、應(yīng)用表示三部分既相對(duì)獨(dú)立又是有機(jī)融合。從而使整個(gè)系統(tǒng)某部分更改不影響全局，使系統(tǒng)的安裝、發(fā)布、使用、升級(jí)變得相對(duì)簡(jiǎn)單和容易。系統(tǒng)的開發(fā)遵循通用的國(guó)際和國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，從而與第三方系統(tǒng)的集成非常容易，不會(huì)存在信息孤島。
[0014]監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件包括數(shù)據(jù)采集分析程序和客戶端程序。數(shù)據(jù)采集分析程序是一個(gè)介于系統(tǒng)硬件和上層軟件之間持續(xù)運(yùn)行的程序，其不斷地與位置信息采集器和監(jiān)控終端進(jìn)行通訊，獲取各位置信息采集器、監(jiān)控終端的動(dòng)態(tài)信息，進(jìn)行計(jì)算處理，并存貯相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集分析程序在處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)監(jiān)測(cè)各種可能的異常變化(如井下員工總數(shù)超限、通訊異常等)，當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)存貯到數(shù)據(jù)庫(kù)，向各個(gè)連入的主站實(shí)時(shí)發(fā)送警告或消息通知。
[0015]客戶端程序完成所有的查詢，統(tǒng)計(jì)，分析功能?？蛻舳伺c監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行連接，可以在局域網(wǎng)中任何一臺(tái)機(jī)機(jī)器上進(jìn)行授權(quán)訪問(wèn)。
[0016]分布式總線不但具有多主并發(fā)與實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)，還具有容錯(cuò)與故障節(jié)點(diǎn)自隔離功能，網(wǎng)絡(luò)可靠性更高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔實(shí)用，易維護(hù)，可擴(kuò)展性比傳統(tǒng)系統(tǒng)更強(qiáng)?？梢匀诤隙鄠€(gè)礦山應(yīng)用系統(tǒng)，包括人員定位、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、電話通訊、廣播對(duì)講、視頻監(jiān)控等等，并且各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以完全融合到統(tǒng)一的平臺(tái)上。要擴(kuò)展一個(gè)新的應(yīng)用，利用已有設(shè)備和總線，不需要重新布線，在總線上增加相應(yīng)的設(shè)備就行。
[0017]所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都是統(tǒng)一總線接口，可以混合掛接。通過(guò)這種分布式工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用，一條總線，把監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、無(wú)線對(duì)講、無(wú)線的傳感網(wǎng)絡(luò)、包括自動(dòng)控制系統(tǒng)等全部納入整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一的范圍當(dāng)中。
[0018]系統(tǒng)中各網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備具有多主并發(fā)、對(duì)等高速率通信的功能，可實(shí)現(xiàn)井下危險(xiǎn)區(qū)域異地快速響應(yīng)控制、異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。
[0019]多媒體交換機(jī)加上新型的分布式總線設(shè)計(jì)，不但可以融合多個(gè)礦山應(yīng)用系統(tǒng)，而且設(shè)備數(shù)量和線纜數(shù)量大大減少，建設(shè)成本低，運(yùn)行和維護(hù)成本也低。
[0020]參考圖1，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)包括接入分布式總線上的多個(gè)環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)傳感器，環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)傳感器均為數(shù)字式傳感器。環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)傳感器可以包括風(fēng)速傳感器、甲烷傳感器、開停傳感器和負(fù)壓傳感器，風(fēng)速傳感器、甲烷傳感器、開停傳感器和負(fù)壓傳感器均為數(shù)字式傳感器。可以實(shí)現(xiàn)本地采樣，編碼傳輸，具容錯(cuò)機(jī)制，抗干擾能力強(qiáng)。
[0021]參考圖1，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，壓風(fēng)自救系統(tǒng)包括接入分布式總線上的多個(gè)壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控，壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控連接主扇風(fēng)機(jī)監(jiān)控。
[0022]參考圖1，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，供水施救系統(tǒng)包括接入分布式總線上的井下變電所綜保系統(tǒng)、真空栗、閥門和水栗。
[0023]參考圖1，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)控終端設(shè)有監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件，用于顯示監(jiān)控當(dāng)前井下各傳感器狀態(tài)，并在通訊異?；驍?shù)值超限時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。
[0024]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)控服務(wù)器設(shè)有數(shù)據(jù)定期覆蓋機(jī)制。
[0025]上述實(shí)施方式用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種井下人員定位搜救系統(tǒng)，其特征在于:包括分布在礦井巷道中的環(huán)狀光纖以太網(wǎng)，所述環(huán)狀光纖以太網(wǎng)上接入多個(gè)多媒體交換機(jī);所述交換機(jī)連接分布式總線，所述分布式總線上接入多個(gè)監(jiān)控終端、多個(gè)位置信息采集器、多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、廣播對(duì)講終端和井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，井下人員或移動(dòng)物體安裝一個(gè)RFID射頻識(shí)別設(shè)備，所述RFID射頻識(shí)別設(shè)備設(shè)有距離測(cè)量模塊，用于測(cè)量所述RFID射頻識(shí)別設(shè)備與最近的位置信息采集器的距離，并將所述距離信息發(fā)送給井下人員、移動(dòng)物體和位置信息采集器，井下人員還攜帶有無(wú)線對(duì)講終端;所述環(huán)狀光纖以太網(wǎng)的井上部分連接監(jiān)控服務(wù)器，所述監(jiān)控服務(wù)器上設(shè)有礦井信息數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)接收模塊和GIS系統(tǒng)，所述礦井信息數(shù)據(jù)庫(kù)包括礦井井下巷道圖、位置信息采集器在巷道中的位置和編號(hào)、井下人員或移動(dòng)物體攜帶RFID射頻識(shí)別設(shè)備的編號(hào)數(shù)據(jù)，所述多媒體交換機(jī)上設(shè)有MCU，所述MCU上設(shè)有安全閾值庫(kù)和數(shù)據(jù)判斷單元，所述數(shù)據(jù)判斷單元對(duì)多媒體交換機(jī)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果所述數(shù)據(jù)在安全閾值庫(kù)的范圍內(nèi)，則多媒體交換機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)緩存I?48小時(shí)后丟棄;如果所述數(shù)據(jù)不在安全閾值庫(kù)的范圍內(nèi)，則多媒體交換機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)狀光纖以太網(wǎng)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)包括接入分布式總線上的多個(gè)環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)傳感器，所述環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)傳感器均為數(shù)字式傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述壓風(fēng)自救系統(tǒng)包括接入分布式總線上的多個(gè)壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控，所述壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控連接主扇風(fēng)機(jī)監(jiān)控。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述供水施救系統(tǒng)包括接入分布式總線上的井下變電所綜保系統(tǒng)、真空栗、閥門和水栗。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控終端設(shè)有監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件，用于顯示監(jiān)控當(dāng)前井下各傳感器狀態(tài)，并在通訊異?；驍?shù)值超限時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控服務(wù)器設(shè)有數(shù)據(jù)定期覆蓋機(jī)制。
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK105898860SQ201610193822
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】曹禮剛, 王緒本, 高嵩
【申請(qǐng)人】成都理工大學(xué)